Sonnenflecken : Historisches Tief

Die Sonne ist derzeit weniger aktiv als für den aktuellen Zyklus vorhergesagt – die Forscher stehen vor einem Rätsel.

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Stürmisch. Das Foto von 2012 zeigt Plasmaeruptionen auf der Sonne.
Stürmisch. Das Foto von 2012 zeigt Plasmaeruptionen auf der Sonne.Foto: picture alliance / dpa

Lange war die Sonne ruhig, nun wird sie wieder aktiv. Der aktuelle Sonnenzyklus soll 2013 seinen Höhepunkt erreichen. Dann hat die Sonne die meisten Sonnenflecken, und Ausbrüche des Sterns sind besonders stark und häufig.

In Fachkreisen rechnet man allerdings mit einem sehr schwachen Höhepunkt. Nasa-Forscher sagen höchstens 60 Flecken zur gleichen Zeit auf der Sonne voraus – halb so viele wie beim letzten Maximum im Jahr 2001. Es wäre der niedrigste Wert seit 100 Jahren. Fachleute stellt die geringe Zahl der Sonnenflecken, die meist nur Tage bis Wochen erkennbar sind, vor ein Rätsel.

Noch vor fünf Jahren, im letzten Minimum (des im Mittel elf Jahre langen Zyklus), hatten einige Wissenschaftler ein starkes Maximum vorhergesagt. Offensichtlich sind die vorhandenen Sonnentheorien lückenhaft. Dieser Verdacht wird von einer neuen Untersuchung bestätigt, die nun im Fachblatt „PNAS“ erschien – und den vorhandenen Theorien den Boden unter den Füßen wegziehen könnte.

Demnach zirkuliert das Plasma der Sonne, ein extrem heißes, elektrisch leitendes Gas, viel langsamer als bisher gedacht, berichtet ein Team um Shravan Hanasoge, der am Max-Planck-Institut für Sonnensystemforschung in Katlenburg-Lindau sowie an der Universität Princeton arbeitet. Die Geschwindigkeit des Plasmas ist seinen Analysen zufolge zwanzig- bis hundertmal niedriger als erwartet. Es bewegt sich offenbar nicht schneller als ein Fußgänger auf der Erde. „Wenn das stimmt, können wir nicht mehr erklären, wie die im Innern der Sonne entstehende Wärme nach außen abgeführt wird“, sagt Hanasoge.

Die Energie der Sonne wird durch Kernfusion im Innern erzeugt. Dabei verschmilzt Wasserstoff zu Helium. Gigantische Zirkulationswalzen, Konvektionszellen genannt, befördern die Energie aus einer Tiefe von 200 000 Kilometern an die Oberfläche, wo sie abgestrahlt wird. Mit der Zirkulation des Sonnenplasmas erklären sich Forscher den Magnetismus des Sterns. Sie stellen sich die Entstehung so ähnlich vor wie bei einem Fahrraddynamo. Auch der Ursprung der Sonnenflecken, in denen das Magnetfeld besonders stark ist, hängt damit zusammen. „Sind unsere Resultate korrekt, dann haben wir ein gravierendes Problem mit der Theorie", sagt Hanasoge. Zunächst aber müssten erst einmal andere Wissenschaftler die Ergebnisse gründlich prüfen.

Hanasoge und Kollegen werteten Bilder der Nasa-Sonde „Solar Dynamics Observatory“ aus. Dort macht alle 45 Sekunden ein Kamerasensor mit 16 Millionen Pixeln Aufnahmen von der Sonnenoberfläche. Die Forscher ermittelten daraus auf indirektem Wege, wie schnell sich das Sonnenplasma im Innern bewegt. Die Methode heißt Helioseismologie und funktioniert ungefähr so, als würde man das oberflächliche Kräuseln kochenden Wassers in einem Topf beobachten und daraus schließen, wie schnell die Strömungen unterhalb der Wasseroberfläche sind.

David Hathaway, Leiter der Abteilung Sonnenphysik am Marshall Space Flight Center der Nasa in Huntsville, hält die Ergebnisse der neuen Studie für robust. „Heutige Simulationen erfassen die solare Konvektion nur unvollständig“, sagt er. „Das erschwert die Beobachtung, die Simulation und die Vorhersage.“ Auch Hathaways Team hatte vor fünf Jahren mit ihrem Versuch einer Vorhersage viel zu hoch gezielt.

Hat ein neuer Sonnenfleckenzyklus erst einmal begonnen, ist die Vorhersage leichter. Der anfängliche Verlauf der aufsteigenden Aktivitätskurve verrät nämlich zuverlässig, wie es mit dem Zyklus weitergeht. Um aber langfristige Vorhersagen – von Zyklus zu Zyklus – zu machen, muss offenbar noch viel Grundlagenforschung betrieben werden. „Prognosen des Sonnenzyklus’ anhand des Dynamo-Modells liegen noch in weiter Ferne“, stellt Hathaway ernüchtert fest.

Selbst wenn der aktuelle Sonnenfleckenzyklus so schwach ist wie lange nicht, können dennoch gefährliche Eruptionen von der Sonne ausgehen. Im Extremfall können sie Satelliten im All und Stromnetze auf der Erde lahmlegen. Auch der stärkste bisher registrierte Ausbruch von der Sonne im Jahr 1859 ereignete sich in einem relativ schwachen Zyklus wie dem laufenden.

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